Периодтық жүйе
Оқулық: Оспанова М.Қ., Аухадиева Қ.С., Белоусова Т.Г. Химия: 8-сынып. — Алматы: Мектеп, 2018. Мәтін — оқулық тақырыптары бойынша өз сөзімізбен жазылған конспект. Жақшадағы бет — параграфтың басталатын беті.
§30. Периодтық жүйенің құрылымы (8-сынып, 109-б.)
Д.И. Менделеев 1869 жылы сол кезде белгілі 63 элементті атомдық массаларының өсу ретімен орналастырып, қасиеттердің периодты түрде қайталанатынын байқады және периодтық заңды ашты. Ол әлі ашылмаған элементтерге (экаалюминий — галлий, экабор — скандий, экасилиций — германий) бос орын қалдырып, олардың қасиеттерін алдын ала болжады.
Қазіргі тұжырымдама: химиялық элементтердің және олар түзетін заттардың қасиеттері атом ядросының зарядына (реттік нөміріне) периодты тәуелділікте болады.
Период — бір энергетикалық деңгейдің толу ретімен орналасқан, сілтілік металдан басталып асыл газбен аяқталатын элементтердің көлденең қатары (1-период сутектен басталады). Барлығы 7 период: 1–3 — кіші периодтар (2, 8, 8 элемент), 4–7 — үлкен периодтар.
Топ — тік баған. Қазіргі ұзын нұсқада 18 топ бар. A топшалары (негізгі: 1, 2, 13–18) s- және p-элементтерінен, B топшалары (қосымша: 3–12) d-элементтерінен тұрады. Лантаноидтар мен актиноидтар (f-элементтер) жеке қатар ретінде төменде беріледі.
Ұяшықтағы ақпарат: элемент таңбасы, атауы, реттік нөмірі (протондар саны), салыстырмалы атомдық массасы, кейде электрондық конфигурациясы.
§31. Элементтер қасиеттерінің периодты өзгеруі (8-сынып, 112-б.)
Период бойымен солдан оңға қарай: ядро заряды артады, деңгейлер саны өзгермейді, сондықтан электрондар ядроға күштірек тартылып, атом радиусы кішірейеді. Сыртқы электрондар саны 1-ден 8-ге дейін өседі. Металдық қасиет әлсіреп, бейметалдық қасиет күшейеді; электртерістік артады.
Мысал (3-период): Na, Mg — белсенді металдар; Al — амфотерлі; Si, P, S, Cl — бейметалдар (белсенділігі артады); Ar — асыл газ.
Топ бойымен жоғарыдан төмен қарай (A топшалар): энергетикалық деңгейлер саны артады, атом радиусы үлкейеді, сыртқы электрондар ядродан алыстап, оңай беріледі. Металдық қасиет күшейеді, бейметалдық қасиет әлсірейді, электртерістік кемиді.
Мысал: 1-топта Li → Cs белсенділік артады (цезий сумен жарылыспен әрекеттеседі); 17-топта F → I бейметалдық белсенділік кемиді (фтор — ең белсенді бейметалл).
Оксидтер мен гидроксидтер қасиеттері: 3-периодта Na₂O, MgO — негіздік; Al₂O₃ — амфотерлі; SiO₂, P₂O₅, SO₃, Cl₂O₇ — қышқылдық. Гидроксидтер: NaOH (күшті сілті) → Mg(OH)₂ → Al(OH)₃ (амфотерлі) → H₂SiO₃ → H₃PO₄ → H₂SO₄ → HClO₄ (ең күшті қышқыл).
Жоғары тотығу дәрежесі A топшалар үшін топ нөмірімен байланысты (13–17 топтар үшін топ нөмірі минус 10): P₂O₅ (+5), SO₃ (+6), Cl₂O₇ (+7).
§32. Элементті периодтық жүйедегі орны мен атом құрылысы бойынша сипаттау (8-сынып, 115-б.)
Элементті сипаттау жоспары:
- таңбасы, атауы, реттік нөмірі, салыстырмалы атомдық массасы;
- периоды (үлкен/кіші), тобы, топшасы;
- атом құрылысы: протон, нейтрон, электрон саны, электрондардың деңгейлерге таралуы, электрондық формуласы;
- металл ме, бейметалл ма;
- жоғары оксидінің формуласы және сипаты; гидроксидінің формуласы және сипаты;
- ұшқыш сутекті қосылысы (бейметалдар үшін);
- көршілес элементтермен салыстыру (период және топ бойынша).
Мысал — фосфор P: Z = 15, Ar = 31; 3-период (кіші), 15(VA) топ. 15 p⁺, 16 n⁰, 15 e⁻; деңгейлер: 2, 8, 5; 1s²2s²2p⁶3s²3p³. Бейметалл. Жоғары оксиді P₂O₅ — қышқылдық; гидроксиді H₃PO₄ — орта күшті қышқыл. Ұшқыш сутекті қосылысы PH₃ (фосфин). Бейметалдық қасиеті кремнийден күшті, күкірттен әлсіз; азоттан әлсіз, мышьяктан күшті.
Мысал — магний Mg: Z = 12; 3-период, 2(IIA) топ; 2, 8, 2; металл; MgO — негіздік оксид; Mg(OH)₂ — суда ерімейтін негіз. Металдық қасиеті натрийден әлсіз, алюминийден күшті.
§33. Элементтердің табиғи топтары (8-сынып, 117-б.)
Ұқсас қасиеттері бар элементтер табиғи топтар (тұқымдастар) құрайды. Мұны Менделеевке дейін-ақ байқаған (Дёберейнердің триадалары).
Сілтілік металдар (1-топ: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr): сыртқы деңгейінде 1 электрон; жұмсақ, жеңіл, өте белсенді металдар; сумен әрекеттесіп сілті түзеді (2K + 2H₂O → 2KOH + H₂↑); керосин астында сақталады. Белсенділік топ бойымен төмен қарай артады.
Сілтілік-жер металдар (2-топ: Ca, Sr, Ba, Ra; кейде Be, Mg-мен қоса қарастырылады): сыртқы деңгейінде 2 электрон; оксидтері сумен сілті түзеді.
Галогендер (17-топ: F, Cl, Br, I, At): сыртқы деңгейінде 7 электрон; белсенді бейметалдар; екі атомды молекулалар (F₂ — ақшыл-сары газ, Cl₂ — сарғыш-жасыл газ, Br₂ — қоңыр-қызыл сұйық, I₂ — күлгін-қара кристалдар). Металдармен тұз түзеді (грекше «тұз туғызушы»). Белсенділігі төмен қарай кемиді: белсенді галоген белсенділігі төменін тұзынан ығыстырады: Cl₂ + 2KBr → 2KCl + Br₂.
Асыл (инертті) газдар (18-топ: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn): сыртқы деңгейі толық (He — 2, басқалары — 8 электрон), сондықтан химиялық белсенділігі өте төмен; бір атомды газдар. Қолданылуы: аэростаттар (He), жарнама шамдары (Ne — қызыл), электр шамдарын толтыру, дәнекерлеуде қорғаныш орта (Ar).
§34. Металдар және бейметалдар (8-сынып, 122-б.)
Периодтық жүйеде B (бор) мен At (астат) арқылы өтетін шартты диагональ металдар мен бейметалдарды бөледі: сол жақ төменде металдар, оң жақ жоғарыда бейметалдар. Элементтердің шамамен 80%-ы металдар.
Металл атомдарының сыртқы деңгейінде электрон аз (1–3), радиусы үлкен, электрондарын оңай береді (тотықсыздандырғыштар). Бейметалл атомдарында сыртқы электрон көп (4–8), радиусы кіші, электрон қосып алуға бейім (көбіне тотықтырғыштар).
Металдардың физикалық қасиеттері: металдық жылтыр, жылу мен электр тогын жақсы өткізеді, созылғыш және соғылғыш (пластикалық), сынаптан басқасы бөлме температурасында қатты. Бұл қасиеттер металдық байланыс пен «электрондық газға» байланысты. Ең жақсы өткізгіш — күміс, ең жеңіл — литий, ең балқымайтын — вольфрам, ең жұмсақ металдардың бірі — натрий.
Бейметалдардың физикалық қасиеттері алуан түрлі: газдар (H₂, N₂, O₂, F₂, Cl₂, асыл газдар), сұйық (Br₂), қатты (C, S, P, I₂, Si). Көпшілігі ток пен жылуды нашар өткізеді (графит — ерекшелік), жылтыры жоқ, морт сынғыш.
Химиялық айырмашылық: металдар негіздік (немесе амфотерлі) оксидтер мен гидроксидтер түзеді; бейметалдар қышқылдық оксидтер мен қышқылдар, сондай-ақ ұшқыш сутекті қосылыстар (HCl, H₂S, NH₃, CH₄) түзеді.
Кейбір элементтер аралық қасиет көрсетеді (амфотерлі): Be, Al, Zn — олардың оксидтері мен гидроксидтері қышқылмен де, сілтімен де әрекеттеседі.